3 次元 CFD と FLOWNEX の連成シミュレーション

この資料では、3次元CFDとFlownexの連成シミュレーションを石炭火力ボイラーに利用する例をご紹介します。具体的には、上昇管での沸騰プロセスをFlownexでモデル化し、燃焼プロセスの高精度CFDモデルで必要になる、側壁全体の熱流束を計算します。調査結果から、以前の (連成でない) シミュレーション仮定がそれほど正確でないことが判明している状況で、手法を組み合わせて連成問題をモデル化する利点が明らかになりました。この例では、パイプ内の液相変化をモデル化する機能により、CFDモデル用により現実的な非一様の壁熱流束の計算が可能になりました。2つの異なる手法を組み合わせることで、CFDモデルと流体ネットワークデルの両方で境界値とシステム挙動を改善できました。

ボイラーの燃焼プロセスおよび気体流はCFDで解析します。側壁の熱流束をFlownexにリンクし、Flownexで上昇管内の蒸気の質量流量率を計算します。パイプの温度を境界条件としてCFDモデルに折り返しリンクします。このデータ伝達プロセスを、Flownexのネットワークモデルと詳細な CFDモデルの両方で収束するまで繰り返します。ボイラー上部で温度が上昇するため蒸気の質量流量率が向上し、上昇管最上部で蒸気が過熱されます。